66kV变电站系统防雷与绝缘配合研究

以某变电站发生的雷击事故为例,以电磁暂态程序ATP-EM TP为计算平台,搭建了雷击输电线路雷电侵入波侵入变电站的计算模型。采用ATP-EM TP对站内各电气设备上可能出现的最大雷击过电压值进行了定量计算,分析了雷击造成事故的过程和输电线路绝缘变化对侵入变电站雷电过电压的影响,并提出了防雷改进措施。计算结果表明:输电线路绝缘变化对变电站内电气设备上的过电压幅值基本没有影响。     

杆塔模型对同塔双回110kV高杆塔雷电反击过电压的影响

杆塔模型对同塔双回110kV高杆塔上的雷电反击过电压幅值影响较大。为准确评价输电线路上雷电过电压的波特性,参考国内外输电线路反击耐雷性能中有关杆塔模型的研究,采用集中电感、单波阻抗、多波阻抗3种杆塔模型和9种波阻抗的计算方法,用ATP-EMTP建立雷击输电线路模型,计算并分析了实际运行同塔双回110kV线路中的一种高杆塔上的雷电反击过电压幅值与不同杆塔模型的适用性。计算结果表明,不同杆塔模型的计算结果存在一定的差异。     

500kV HGIS变电站防雷保护配置研究

500 k V HGIS变电站在结构上和GIS变电站不同,站内电气设备的雷击过电压水平也会不同。因此,需要对500 k V HGIS变电站进行雷电侵入波过电压研究,以确保在雷电波侵入时,站内电气设备上的电压水平不超过其绝缘水平。以某500 k V HGIS变电站为例,考虑了多种运行方式、线路高抗、线路电晕等影响因素,采用国际上通用的仿真计算程序EMTP,建立了该变电站的雷击过电压仿真模型;并对不同运行方式下,该变电站雷电侵入波过电压水平进行了分析计算。根据仿真结果,提出了可能的雷击过电压保护方案,具有实际工程参考价值。     

变电站雷电侵入过电压波形特征及其影响因素的仿真

为探讨变电站设备实际耐受的雷电冲击电压波形与标准雷电冲击电压波形的差异,对变电站雷电侵入过电压的波形特征及其影响因素进行了仿真研究。通过在电磁暂态计算程序(EMTP)中建立500 k V交流变电站–输电线路模型,并结合过电压形成的物理过程,分析了雷击类型、输电线路传输过程以及避雷器对雷电侵入过电压波形的影响。研究结果表明:受雷击工况、输电线路传输过程及避雷器等非线性设备的影响,变电站设备实际耐受的雷电侵入波形近似为平顶波,波前时间可达8μs,波尾时间最短仅为10μs,最长可达数百μs。严苛情况下,变电站设备在实际雷电侵入电压波形下的绝缘耐受水平低于标准雷电冲击试验值。该研究为进一步探讨雷电冲击试验标准的合理性奠定了基础。     

变电站进线段应用避雷针保护的优势

针对在研究雷击变电站高压进线段时雷电波侵入造成的电气设备过电压问题,采用PSCAD/EMTDC搭建雷电波入侵变电站的整体模型并进行仿真分析。对雷击杆塔、雷击档距中央避雷线、绕击导线3种雷击情形分别进行仿真计算,比较了避雷线引至变电站的门型架构即避雷线全线保护与避雷线终止在终端杆塔,变电站避雷针与终端杆塔上装设的避雷针联合保护剩余线路两种情形下雷电侵入波对变电站电气设备的影响。经分析后者能够有效地防止终端杆塔至变电站间的档距落雷,且减小了雷击进线段时的反击过电压。     

1000kV变电站雷电侵入波防护分析

在特高压防雷保护研究中,除了对雷击特高压输电线路的绝缘子闪络短路停运故障的研究,雷击特高压输电线路进线段时,传入变电站的雷电过电压波对变电站电气设备(特别是变压器)的危害研究也很有必要。这里将考虑绝缘子串参数、杆塔铁架雷电瞬态参数、杆塔冲击接地电阻、线路工频电压、雷击点位置等诸多因素影响,利用ATP-EMTP对1 000 kV变电站的雷电侵入波过电压在变电站电气设备(主要是变压器)上产生的过电压进行精确的计算分析,找出过电压的分布及变化规律,提出相应的雷电过电压保护措施,对电气设备的保护提供有价值的参考依据。该研究思路兼顾安全和经济两方面,可为工程提供新的参考。     

融冰绝缘地线对变电站雷电过电压的影响

地线直流融冰采用了全线绝缘化设计,而地线绝缘化设计将对变电站雷电过电压产生影响。以500 kV融冰绝缘地线为例,介绍了融冰绝缘地线架设方式,采用 ATP-EMTP 软件建立500 kV变电站雷电侵入波过电压模型,分析了融冰绝缘地线架设对500 kV变电站雷电过电压的影响,总结了雷击点位置、杆塔接地电阻、避雷器配置方案对变电站设备雷电过电压的影响规律。研究结果表明：融冰绝缘地线架设对变电站设备最大过电压影响很小;雷击杆塔离变电站越近,变电站高压设备产生的过电压越大;母线避雷器对变电站设备保护效果较好,雷电侵入波产生的最大过电压下降较多;杆塔接地电阻越小,变电站设备最大过电压越小。其结论对涉及融冰绝缘地线变电站具有一定的参考价值。     

750kV敞开式变电站雷电侵入波的防护

雷电波沿着输电线路侵入变电站,对变电站设备构成了很大的威胁。为此笔者将某750kV敞开式变电站和进线段结合起来,根据具体的雷击条件,将雷电流直接作用于雷击点,把输电线路、铁塔、变电站内的连接线、母线和电气设备作为一个网络整体来考虑。采用国际通用的电磁暂态计算程序(EMTP)对雷电侵入波过电压进行了计算,给出了不同运行方式下不同避雷器配置方案的变电站设备上的绕击和反击雷电过电压最大值并进行了分析,最后提出了避雷器的布置方案。结果表明,MOA可以抑制南雷电侵入波产生的过电压,从而能够有效保护变电站设备。     

一种特高压交流输电线路冲击电晕的改进模型

在变电站设备雷电绝缘裕度设计中,忽略输电线路上冲击电晕引起的雷电侵入波的衰减畸变,使得电气设备雷电绝缘裕度的要求过严,加之冲击电晕对特高压输电线路绕击耐雷水平计算值也有很大影响,这都让特高压输电线路上冲击电晕效应的研究显得很有必要。笔者提出了一种既考虑避雷线上电晕和起晕导线间耦合作用,又考虑输电线路与大地间电晕电容分布特点的多导线冲击电晕模型,该模型更符合冲击电晕放电的实际情况。同时,建立了计及上述电晕模型的特高压交流线路的雷电绕击仿真电路。结果表明,冲击电晕会对线路上的波过程产生影响,使雷电过电压波的幅值和陡度发生衰减和波形,从而提高了线路绕击耐雷水平的计算值。     

500kV变电站雷电过电压的仿真研究

将500 kV变电站和进线段结合起来,考虑远近区杆塔冲击接地电阻、进线段冲击电晕、雷击点与变电站的距离等影响因素,采用EMTP-ATP对500 kV变电站的雷电侵入波过电压进行了仿真研究.研究表明,冲击电晕、近区杆塔接地电阻对雷电过电压的大小有较大的影响;当设备过电压较严重时,母线上增装一组避雷器可有效降低雷电过电压;...     

特高杆塔的多波阻抗模型设计及雷击暂态特性分析

在特高杆塔遭受雷击的暂态过程中波过程占主导地位，因此特高杆塔的防雷设计与普通杆塔有本质区别，传统杆塔模型也不能套用在特高杆塔雷击暂态特性计算中。文章对国内外已有波阻抗杆塔模型做简要介绍，并在此基础上提出一种新的改进特高杆塔波阻抗模型，该模型考虑到塔身不同处波阻抗不同，将塔身分为多段分别计算波阻抗值。对雷击时暂态过程的分析说明新波阻抗模型更符合雷击时的实际情况，并应用该模型仿真分析了波阻抗、接地电阻及避雷线对特高杆塔雷击暂态特性的影响，为特高杆塔防雷设计提供了参考依据。     

配电变压器雷击建模及雷电防护

配电变压器(简称配变)作为配网的重要组成部分,绝缘水平低,易遭受雷电过电压的侵害,其安全运行对配电网稳定性及可靠性具有十分重要的意义。采用散射参数测量法,测量配变散射参数并经数据处理获得配变的阻抗幅频特性,经电路拟合构建了适用于雷击情况的配变宽频模型,并经基于模拟退火法的粒子群算法对等效电路参数进行优化,实测结果表明配变实际输出响应与文中宽频模型仿真结果吻合度较高。基于该宽频模型分析了冲击电晕对配变过电压传播的影响以及配变防雷保护措施,结果表明冲击电晕显著减小配变过电压幅值,配变低压侧加装避雷器对其防雷作用明显。     

输电线路杆塔模型与防雷性能计算研究

输电线路防雷性能的评估主要是耐雷水平和雷击跳闸率的计算.近年来随着同杆并架技术的应用越来越多,双回线路的同时跳闸率也成为考核线路防雷性能的一项重要指标,但目前国内对同杆并架线路的防雷性能计算方法争论较多、分歧较大.文章在传输线杆塔模型、计算基本原理、计算过程、计算准确度以及适应性几方面,对目前国内比较常用的两种输电线路防雷性能的计算方法(即波阻抗模型计算方法和电感模型计算方法)进行了比较.发现电感模型计算方法在实际工程应用中可操作性强,且适应范围广.采用电感模型计算出的耐雷水平偏低、跳闸率偏高不是由计算方法本身所引起的,而是由计算过程中引入的导线感应电压过高造成的.此外,文中还指出,这两种方法的共同缺点是未明确给出同时跳闸率的计算.     

杆塔模型对特高压变电站反击波过电压的影响

杆塔的准确模拟对特高压变电站反击侵入波幅值影响很大,为使其模拟计算结果更准确,建立了集中电感、单波阻抗和多波阻抗3种1000kV杆塔模型;针对1000kV变电站不同的运行方式,计算分析了雷电反击侵入波。计算结果表明,不同的杆塔模型,其计算结果存在一定的差别;在特高压变电站的雷电侵入波计算中,宜采用多波阻抗模型。     

利用母线CVT响应电流实现变电站雷电侵入波在线监测

介绍了110 kV以上变电站雷电侵入波在线监测的基本原理,以及高频下电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)回路电阻、电感、电容等值参数计算方法并通过仿真模型分析了等值参数计算误差对过电压监测的影响。提出了一种基于CVT响应电流的侵入波在线监测方法,以克服现有研究存在的不足。基于这种监测方法,开发了一种利用变电站母线CVT回路电流实现母线过电压监测的系统,通过该系统可以进行进线段侵入波电流和母线过电压的监测,实现变电站事故监测统计的自动化、智能化和信息化。最后通过电磁暂态程序(alternative transient program,ATP)仿真结果和现场运行中实测波形的对比,说明了监测系统可以持续有效运行。     

同塔多回线路防雷计算中的杆塔模型

为准确评价同塔多回线路高度较高杆塔的雷电性能以计算各横担上的电位,给出了同塔多回线路杆塔分段传输线模型,杆塔不同部位用不同波阻抗和不同视在波速模拟。EMTP实例仿真结果表明雷击杆塔后各横担上电位差值小于系统电压峰值,系统电压的相角将会决定闪络的相别,较精确地反映了同塔多回线路杆塔中雷电波传播的暂态过程。这是集中电感或单一波阻抗模型无法模拟的。     

架空输电线路雷击感应过电压耦合机理及计算方法分析

目前国内雷击杆塔时的电感模型计算方法与国外通用的波阻抗计算方法有很大不同，计算结果出入较大。文章探讨了雷击架空线路附近地面(感应雷)与雷击杆塔时架空线上产生的感应过电压的异同点，认为二者，一个主要是电磁场的耦合，一个主要是线路的耦合；但雷电对架空线的影响都体现在雷电通道中电流和电荷对架空线的影响。场路耦合是统一的，实际应用中不能重复计算这两种影响。此外电感模型的计算误差是由电感对电流的微分响应造成电压损失产生的。并用工程实例计算结果证明了上述结论的正确性。     

Optimum design for residential photovoltaic‐thermal binary utilization system by minimizing auxiliary energy

A circuit model of an oil‐immersed transformer for use in surge analyses in the high‐frequency region is proposed, and its effectiveness is evaluated by comparison with measurements on a model winding. The circuit model is used for lightning surge analyses of a 500‐kV substation, and the effect of transformer modeling on the lightning surge voltage at the transformer terminals is investigated. When the new circuit model is used for transformer modeling, the peak value of the surge voltage is lower but the rate of voltage rise is higher than in conventional transformer modeling by a lumped capacitance. This difference can be explained in terms of the charging of capacitances in the transformer model. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 134(1): 28–35, 2001     

防雷分析中杆塔模型的研究现状

为准确评价传输线路上雷电波特性,正确计算和测量线路杆塔波阻抗,在查阅国内外防雷分析中杆塔模型研究现状的基础上,阐述了集中等值电感、单一波阻抗、多波阻抗等杆塔模型;简要概述了各种通过理论分析或试验得到的Jordan、Wagner、Sargent公式等波阻抗数学计算公式和各种杆塔波阻抗的试验测量方法;分析了现有各种杆塔模型的各自特点及存在的缺陷。建议今后的研究重点要放在特高压杆塔内波的传播过程上,建立合理的塔模型来计算特高压杆塔波阻抗,以利于分析杆塔波响应。     

750kV GIL-GIS系统雷电侵入波防护的研究

建立了以气体绝缘输电线路(GIL)作为GIS出线的750kVGILGIS系统。用EMTP程序计算雷击塔顶和绕击输电线路两种雷击方式下GILGIS系统内隔离开关、接地开关、断路器、电流互感器以及变压器上的过电压。根据各设备上的过电压数值提出了相应的金属氧化物避雷器保护方案。比较GIL和架空输电线路(OHL)分别作为GIS出线的防雷效果,结果表明:OHL防绕击较优,GIL防直击雷较优。